【计算机组成原理】第一章 计算机系统概述笔记

一、计算机的硬件组成

运算器+控制器=cpu
cpu+主存=主机
I/O设备=外部设备

二、冯.诺依曼计算机特点

1. 由控制器、存储器、运算器、输入设备和输出设备构成
2. 指令和数据以同等地位存储在存储器中，并可以按地址访问存储器。cpu根据指令执行周期的不同阶段区分它们。
3. 指令和数据均用二进制代码表示。
4. 指令用操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
5. 指令在存储器中按顺序存放。通常指令顺序执行，在特定情况下，可以根据运算结果或设定的条件改变执行顺序。
6. 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成。

三、寻址（重难点）

题目：20根地址线和32根数据线，试问按字节和字寻址，寻址范围各是多少？

错误的做法：

20根地址线总共$2^{20}$个地址，32根数据线，每个地址32bit个数据，总共$2^{20}\ast 4B$容量，按字节寻址就除以1B，得$2^{20}\ast 4$，按字寻址就除以32bit=4B得$2^{20}$。
错误的原因在于：混淆的数据线和存储器之间的关系，并不是有多少数据线，一个地址就放多少数据，一个地址永远存放1B数据，而数据线的存在只是为了将数据导入导出和存储器本身没有任何关系。但数据线的根数规定了字长，32根就代表：一个字=32bit

正确的做法：

20根地址线所以总共存储空间为$2^{20}\ast 1B$，按字节寻址就除以1B得$2^{20}$，按字寻址就除32bit得$2^{18}$。

题目：已知计算机的字长是32位，存储器的容量是1MB，如果按字节、半字、字、双字寻址，寻址范围各是多少？

理解了上面的题目，这里的就很简单了哈^ _ ^。

四、计算机性能指标

1. 吞吐量
   吞吐量是单位时间能处理多少任务，主要取决于主存的存储周期。
2. 响应时间
   响应时间指从提交作业到得到CPU响应所经历的时间。响应时间越短，吞吐量越大。
3. 主频
   CPU时钟周期的倒数。
4. CPU周期
   又称为机器周期，内存读取一条指令字的最短时间来定义。一个指令周期常由若干个CPU周期构成。
5. CPU时钟周期
   cpu完成一次计算的时间，是CPU中最小的时间单位。
6. CPI、MIPS和FLOPS（都是衡量运算速度的指标）
   CPI：执行一条指令所需的时钟周期数。
   MIPS：每秒可以执行多少百万条指令。
   FLOPS：每秒执行的浮点运算次数。
7. CPU执行时间
   CPU执行执行某特定程序的执行时间。